(57)【要約】【課題】圧延機の制限された設備能力下で、さらに大きい強圧下量を与え、被圧延材の幅の変化とは関係なく、被圧延材の厚さ中央部まで変形の浸透が可能になるように改善された圧延ロール、及びこれを含む圧延システムを提供する。【解決手段】本発明の圧延ロールは、ロール側部でバレルに沿って直径が異なる構造からなり、バレルの中央部に形成され、被圧延材の中央部と接触する第１加圧部と、第１加圧部の両側で第１傾斜曲線面を成して連続的に直径が減少し、第１加圧部より小さい直径に形成されて段差部を形成する第２加圧部と、第２加圧部の両側で第２傾斜曲線面を成して連続的に直径が減少し、バレルの縁部まで第２加圧部より小さい直径に形成されて段差部を形成する第３加圧部と、を含むことを特徴とする。【選択図】図３
2019510638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール側部でバレルに沿って直径が異なる構造からなり、
前記バレルの中央部に形成され、被圧延材の中央部と接触する第１加圧部と、
前記第１加圧部の両側で第１傾斜曲線面を成して連続的に直径が減少し、前記第１加圧部より小さい直径に形成されて段差部を形成する第２加圧部と、
前記第２加圧部の両側で第２傾斜曲線面を成して連続的に直径が減少し、前記バレルの縁部まで前記第２加圧部より小さい直径に形成されて段差部を形成する第３加圧部と、
を含むことを特徴とする圧延ロール。
【請求項２】
前記第１加圧部の半分の長さＬ１は、前記被圧延材の最小幅Ｗｍｉｎの０．２倍より小さく形成され（Ｌ１＜０．２Ｗｍｉｎ）、
前記第２加圧部の長さＬ２は、前記第１加圧部の半分の長さＬ１と同一であり（Ｌ２＝Ｌ１）、
前記第１加圧部と前記第２加圧部との段差ｄｓ１は、前記第１加圧部の直径Ｒ１の０．４倍より小さく形成される（ｄｓ１＜０．４Ｒ１）ことを特徴とする請求項１に記載の圧延ロール。
【請求項３】
前記第１傾斜曲線面の長さＬｓ１及び前記第２傾斜曲線面の長さＬｓ２は、前記第１加圧部の半分の長さＬ１の０．４倍より小さく形成される（Ｌｓ１＜０．４Ｌ１、Ｌｓ２＜０．４Ｌ１）ことを特徴とする請求項１に記載の圧延ロール。
【請求項４】
前記第１傾斜曲線面は、前記第１加圧部と連結される端部、及び前記第２加圧部と連結される端部が、ラウンドを成すように形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧延ロール。
【請求項５】
前記第１傾斜曲線面は、一端が前記第１加圧部と連結される第１曲線面、及び一端は前記第１曲線面の他端に連結され、他端が前記第２加圧部の一端に連結される第２曲線面が、それぞれの楕円曲線の１／４領域を有するように連結されることを特徴とする請求項４に記載の圧延ロール。
【請求項６】
前記第１曲線面（Ｃ１）と前記第２曲線面（Ｃ２）は、下記数学式により決定されることを特徴とする請求項５に記載の圧延ロール。
Ｃ１：（ｘ−Ｌ１）２／Ｌｓ１２＋（ｙ−Ｒ１＋ｄｓ１／２）２／ｄｓ１２＝０．２５
Ｃ２：（ｘ−Ｌ１−Ｌｓ１）２／Ｌｓ１２＋（ｙ−Ｒ１＋ｄｓ１／２）２／ｄｓ１２＝０．２５
（ここで、Ｌ１は第１加圧部の半分の長さ、Ｌｓ１は第１傾斜曲線面の長さ、Ｌｓ２は第２傾斜曲線面の長さ、Ｒ１は第１加圧部の直径、ｄｓ１は第１加圧部と第２加圧部との段差である。）
【請求項７】
前記第２傾斜曲線面は、前記第２加圧部と連結される端部、及び前記第３加圧部と連結される端部が、ラウンドを成すように形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧延ロール。
【請求項８】
前記第２傾斜曲線面は、一端が前記第２加圧部と連結される第３曲線面、及び一端は前記第３曲線面の他端に連結され、他端が前記第３加圧部の一端に連結される第４曲線面が、それぞれの楕円曲線の１／４領域を有するように連結されることを特徴とする請求項７に記載の圧延ロール。
【請求項９】
前記第３曲線面（Ｃ３）と前記第４曲線面（Ｃ４）は、下記の数学式により決定されることを特徴とする請求項８に記載の圧延ロール。
Ｃ３：（ｘ−Ｌ１−Ｌｓ１−Ｌ２）２／Ｌｓ２２＋（ｙ−Ｒ２＋ｄｓ２／２）２／ｄｓ２２＝０．２５
Ｃ４：（ｘ−Ｌ１−Ｌｓ１−Ｌ２−Ｌｓ２）２／Ｌｓ２２＋（ｙ−Ｒ２＋ｄｓ２／２）２／ｄｓ２２＝０．２５
（ここで、Ｌ１は第１加圧部の半分の長さ、Ｌｓ１は第１傾斜曲線面の長さ、Ｌｓ２は第２傾斜曲線面の長さ、Ｌ２は第２加圧部の長さ、Ｒ２は第２加圧部の直径、ｄｓ２は第２加圧部と第３加圧部との段差である。）
【請求項１０】
被圧延材の幅中央部を中心に圧延する請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の圧延ロールを有する第１圧延機と、
前記第１圧延機に連続して配置され、前記第１圧延機により圧延された被圧延材の幅方向両側で幅エッジ部を加圧する側面圧延ロールを有する第２圧延機と、
前記第２圧延機に連続して配置され、前記第１圧延機により圧延された被圧延材が全体的に一定の厚さを有するように前記被圧延材の幅中央部の外部を圧延する二重圧延ロールを有する第３圧延機と、を含むことを特徴とする圧延システム。
【請求項１１】
前記二重圧延ロールは、平ロール、またはバレルの中央から両端に行くほど直径が減少する形状ロールであることを特徴とする請求項１０に記載の圧延システム。
【請求項１２】
前記形状ロールは、バレルの中央から両端に行くほど減少する直径が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１１に記載の圧延システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延ロール及びこれを含む圧延システムに係り、より詳しくは、極厚鋼板材の圧延の加工性を改善した圧延ロール及びこれを含む圧延システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、厚鋼板工程における圧延鋼板は、加熱、圧延、冷却、矯正という過程を経て生産されており、圧延鋼板の厚さにより、薄鋼板（厚さ：〜１５ｍｍ）、中鋼板（厚さ：１５〜４０ｍｍ）、厚鋼板（厚さ：４０ｍｍ以上）に大別される。
厚鋼板圧延法（Ｒｅｖｅｒｓｅ  ｒｏｌｌｉｎｇ）は、高温のスラブを幅圧延し、圧延機で圧延する工程を経る。
このような厚鋼板圧延法においては、被圧延材を加工する前に、スラブの寸法、製品の寸法、及び圧延機の設備制限値（設備荷重、モーターの設備トルク）から、各圧延パスの圧下量と総パス数を決定した後、ロールギャップ及び圧延速度などを計算して被圧延材を圧延する。こうした過程は、毎パス圧延後、最終パスまで繰り返される。
【０００３】
最近、厚鋼板の世界的な供給過剰により、厚鋼板材の輸出市場での競争が激化する中で、相対的に製造技術のレベルの高いエネルギー鋼材中心の極厚鋼板材（厚さ≧１００ｍｍ）の需要が次第に増加している。このような極厚鋼板材の場合、使用環境の変化（例えば、深海底化）及び海洋プラント産業の発展に伴い、高強度、高靱性への機械的特性の向上が要求される。
このような極厚鋼板の要求特性は、粗圧延工程中のパス当たりの強圧延による結晶粒の微細化及び均一化により、強度及び靱性の向上が可能であることが知られている。即ち、再加熱中に形成された粗大な結晶粒は、粗圧延工程を経て、パスとパスの間の時間に、静的再結晶が進行し、微細化される。また、再結晶停止温度（ＴＮＲ）より低い温度で仕上げ圧延工程を行う際、再結晶無しに、圧延方向に長く伸びた結晶粒内部で、転位密度の増加が現れる。微細化された結晶粒内の転位密度が高いほど、仕上げ圧延後、強冷却による相変態過程により新たな相の核の生成が容易になるため、最終的な要求特性を満たすようになる。
【０００４】
図１には、従来技術による薄鋼板材と極厚鋼板材の変形特性を示した。図１に示したとおり、（ａ）に示した薄鋼板材１０は、圧延ロールＲの間を通過する過程で、圧延中、全体的に変形領域Ｂ１が発生する。  一方、（ｂ）に示した極厚鋼板材２０の場合、圧延中、変形領域Ｂ２が広くなり、薄鋼板材１０と同一の圧下量を与えるためには、さらに大きい力（圧延荷重）とエネルギー（動力）を必要とする。
しかしながら、一般的に各パスの圧下量は、圧延機の設備能力（設備荷重、モーター動力）より決定された値を上回ってはならない。また、薄鋼板材１０に比べ厚さが厚い場合、圧延変形が厚さ中央部まで浸透することが困難であるため、厚さ方向の内部品質の均一化の可能性が顕著に減少する。
【０００５】
このような極厚鋼板材２０の変形特性は、設備能力が制限された圧延機において、顧客から要求される機械的物性が満たされる極厚鋼板材２０の最大製造厚さを制限する原因であり、圧延機の物理的限界として圧下比（スラブ厚さと該スラブを用いて生産が可能な製品の厚さとの比）を制限する原因となっている。
従って、制限された設備能力を有する厚鋼板圧延機を用いて、極厚鋼板材の結晶粒の微細化及び均一化を達成するために、厚さ中央部まで表面変形量の浸透が可能な圧延ロール及びこれを含む圧延システムについての技術開発が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的とするところは、圧延機の制限された設備能力下において、さらに大きい圧下量を与え、被圧延材の幅変化とは関係なく、被圧延材の厚さ中央部まで変形の浸透が可能となるように改善された圧延ロール及びこれを含む圧延システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面による圧延ロールは、ロール側部でバレルに沿って直径の異なる構造からなり、バレルの中央部に形成され、被圧延材の中央部と接触する第１加圧部と、第１加圧部の両側で第１傾斜曲線面を成して連続的に直径が減少し、第１加圧部より小さい直径に形成されて段差部を形成する第２加圧部と、第２加圧部の両側で第２傾斜曲線面を成して連続的に直径が減少し、バレルの縁部まで第２加圧部より小さい直径に形成されて段差部を形成する第３加圧部と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
ここで、第１加圧部の半分の長さＬ１は、被圧延材の最小幅Ｗｍｉｎの０．２倍より小さく形成され（Ｌ１＜０．２Ｗｍｉｎ）、第２加圧部の長さＬ２は、第１加圧部の半分の長さＬ１と同一であり（Ｌ２＝Ｌ１）、第１加圧部と第２加圧部との段差ｄｓ１は、第１加圧部の直径Ｒ１の０．４倍より小さく形成（ｄｓ１＜０．４Ｒ１）されることができる。
また、第１傾斜曲線面の長さＬｓ１及び第２傾斜曲線面の長さＬｓ２は、第１加圧部の半分の長さＬ１の０．４倍より小さく形成（Ｌｓ１＜０．４Ｌ１、Ｌｓ２＜０．４Ｌ１）されることが好ましい。
また、第１傾斜曲線面は、第１加圧部と連結される端部、及び第２加圧部と連結される端部が、ラウンドを成すように形成されることができる。
また、第２傾斜曲線面は、第２加圧部と連結される端部、及び第３加圧部と連結される端部が、ラウンドを成すように形成されることがよい。
【０００９】
本発明の他の側面による圧延システムは、被圧延材の幅中央部を中心に圧延する圧延ロールを有する第１圧延機と、第１圧延機に連続して配置され、第１圧延機により圧延された被圧延材の幅方向両側で、幅エッジ部を加圧する側面圧延ロールを有する第２圧延機と、第２圧延機に連続して配置され、第１圧延機により圧延された被圧延材が全体的に一定の厚さを有するように被圧延材の幅中央部の外部を圧延する二重圧延ロールを有する第３圧延機を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、二重圧延ロールは、平ロール、またはバレルの中央から両端に行くほど直径が減少する形状ロールであることがよい。
また、形状ロールは、バレルの中央から両端に行くほど減少する直径が１ｍｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一実施例によると、被圧延材の厚さから製品の厚さまで、全体の厚さ範囲に亘り、素材の厚さ方向中央部への圧延変形の浸透が容易に発生することができ、これにより、内部品質が均一且つ優秀な極厚鋼板材の製造が可能であり、従来の連続鋳造設備及び圧延設備の極厚鋼板材を製造する際、圧下比の制約を克服することができ、さらに、設備能力が制限された圧延機において、顧客から要求される機械的物性を満たすことができる極厚鋼板材の最大製造厚さを増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来技術による圧延中の変形特性を示す概略図であり、（ａ）が薄鋼板材、（ｂ）が極厚鋼板材の変形特性を示す。
【図２】本発明の一実施例による圧延システムの構成図である。
【図３】本発明の一実施例による圧延ロールの正面図である。
【図４】本発明の一実施例による圧延ロールの構造を示す摸式図である。
【図５】本発明の一実施例による圧延ロールにより圧延された被圧延材を示した斜視図である。
【図６】図５の圧延位置別応力状態を示した構成図であり、（ａ）は第１加圧部接続部応力状態、（ｂ）は第２加圧部接続部応力状態、（ｃ）は第１傾斜曲線面接続部応力状態、（ｄ）は第２傾斜曲線面接続部応力状態、（ｅ）は第３加圧部接続部応力状態を示す。
【図７】従来技術と本実施例による圧延システムにより圧延された被圧延材の長さ方向の延び量を示す図面であり、（ａ）は従来の圧延システムにより圧延した薄鋼板〜中鋼板、（ｂ）は従来のチャンファー型作業ロールを有する圧延機、及び平ロール型作業ロールを有する圧延機を順次通過する他の圧延システムにより圧延した厚鋼板、（ｃ）は本実施例の圧延システムにより圧延した被圧延材を示す。
【図８】従来技術と本実施例による圧延システムにより圧延された被圧延材の幅中央位置での厚さ方向の変形率を示したグラフであり、Ａ１は一般的な従来の圧延機を通過した被圧延材、Ｂ１は従来のチャンファー型作業ロールを有する圧延機を通過した被圧延材、Ｂ２は従来のチャンファー型作業ロールを有する圧延機と平ロール型作業ロールを有する圧延機を順次通過した被圧延材、Ｃ１は本実施例の多数の段差部を有する圧延ロール（第１圧延ロール）を有する圧延機を通過した被圧延材、Ｃ２は第１圧延ロールを有する圧延機と二重圧延ロール（第３圧延ロール）を有する圧延機を順次通過した被圧延材を示す。
【図９】従来技術と本実施例による圧延システムのトルク比を示したグラフである。
【図１０】従来技術と本実施例による圧延システムにより圧延された被圧延材の幅中央位置での厚さ方向の結晶粒度を示したグラフであり、Ｘ１線は従来の一般的な圧延システムにより圧延された後の平均結晶粒度、Ｙ１線は従来のチャンファー型作業ロールを有する圧延機を含む圧延システムにより圧延された後の平均結晶粒度、Ｚ１線は本実施例における多段の段差部を有する圧延機を含む圧延システムにより圧延された後の平均結晶粒度を示す。
【図１１】従来技術と本実施例による圧延システムにより圧延された被圧延材の幅中央位置での厚さ方向の変形率を示したグラフであり、Ｘ２線は従来の一般的な圧延システムの場合の圧下率Ｙ２線は従来のチャンファー型作業ロールを有する圧延機を含む圧延システムの場合の圧下率、Ｚ２線は本実施例の多段の段差部を有する圧延ロール（第１圧延ロール）を含む圧延システムの場合の圧下率を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施例について、添付した図面を基にして詳しく説明する。本発明の実施形態は、様々な形態に変形されることができ、本発明の範囲が、以下で説明する実施形態に限定されるものではない。図面における要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張されることがあり、図面上の同一の符号で表示される要素は、同一の要素である。
【００１４】
図２は本発明の一実施例による圧延システムの構成図である。
図２に示したとおり、本実施例の圧延システム１００は、厚さの厚い被圧延材１１０、例えば、極厚鋼板の圧延のために、多数の圧延機を含んで構成される。
本実施例の圧延システム１００は、総厚さ変形量の増加無しに、機械的物性が増加された被圧延材１１０、例えば、極厚鋼板材を製造するために厚鋼板の圧延工程の１圧延パスの厚さ減少量を２つの連続式圧延機を用いて被圧延材１１０と圧延ロールの接触幅分割方式で圧延する。
【００１５】
具体的には、本実施例の圧延システム１００は、被圧延材１１０を移送するための多数の移送ロール１２０を含み、該移送ロール１２０の間には、被圧延材１１０の幅中央部を中心に被圧延材１１０を圧延する圧延ロール（例えば、「第１圧延ロール」）１３２を有する第１圧延機１３０と、第１圧延機１３０に連続して配置され、第１圧延機１３０により圧延された被圧延材１１０の幅方向両側で幅エッジ部を加圧する側面圧延ロール（例えば、「第２圧延ロール」）１４２を有する第２圧延機１４０、及び第２圧延機１４０に連続して配置され、第１圧延機１３０により圧延された被圧延材１１０が全体的に一定の厚さを有するように被圧延材１１０の幅中央部の外部を圧延する二重圧延ロール（例えば、「第３圧延ロール」）１５２を有する第３圧延機１５０を含む。
【００１６】
被圧延材１１０は、第１圧延機１３０により圧延されて厚さ中央部まで変形の浸透が行われ、その後、素材の幅中央部の過度な伸びにより被圧延材１１０の平面が鼓状になることを防ぐため、第２圧延機１４０により被圧延材１１０の幅エッジ部の伸び量を増加させることができる。また、被圧延材１１０は、第３圧延機１５０により圧延され、第１圧延機１３０により圧延されない素材の端部までさらに圧延され、このような過程を経て全体的に幅方向に均一な機械的物性を有するように圧延される。
【００１７】
図３は本発明の一実施例による圧延ロールの正面図であり、図４は、本発明の一実施例による圧延ロールの構造を示す摸式図である。
また、図５は本発明の一実施例による圧延ロールにより圧延された被圧延材を図示した斜視図であり、図６の（ａ）から（ｅ）は図５の圧延位置別応力状態を示した構成図である。
【００１８】
図３から図６に示したとおり、本実施例で、第１圧延機１３０に使用される圧延ロール（第１圧延ロール）１３２は、ロール側部でバレルに沿って直径が異なる構造からなる。
このような圧延ロール１３２は、圧延加工中の素材の幅中央部においては、大きい圧延方向の圧縮応力を発生させ、素材の厚さ中央部への表面変形量の浸透性に優れるように形成されており、このように中央部の表面変形量を増加させるために、両側部に行くほど、直径が小さくなるように形成される。
例えば、圧延ロール１３２は、直径が異なる３つの段差を有する部分を含み、各段差を有する部分との間は、急激な傾きを有し、連続的に連結される２つの傾斜曲面により連結される。
【００１９】
具体的に、圧延ロール１３２は、バレルの中央部に被圧延材１１０の中央部と接触する第１加圧部１３３が形成され、第１加圧部１３３の両側で第１傾斜曲線面１３４を成して連続的に直径が減少し、第１加圧部１３３より小さい直径に形成されて段差部を形成する第２加圧部１３５と、第２加圧部１３５の両側で第２傾斜曲線面１３６を成して連続的に直径が減少し、バレルの縁部まで第２加圧部１３５より小さい直径に形成されて段差部を形成する第３加圧部１３７と、を含む。
ここで、第１加圧部１３３は、被圧延材１１０の幅方向の中央部と接触して素材の厚さ方向に大きい厚さ変形量（圧下量）を与えるための直径Ｒ１を有する。
【００２０】
バレルの中央を基準に、一方向に延長した長さ、即ち、第１加圧部１３３の半分の長さＬ１は、厚鋼板材である被圧延材１１０の最小幅Ｗｍｉｎにより決定される。
好ましくは、第１加圧部１３３の半分の長さＬ１は、厚鋼板材である被圧延材１１０の最小幅Ｗｍｉｎの０．２倍より小さく形成（Ｌ１＜０．２Ｗｍｉｎ）される。
また、第２加圧部１３５は、第１加圧部１３３よりは小さい厚さ変形量（圧下量）を与え、第１加圧部１３３と接触した被圧延材１１０の長さ方向（圧延方向）の伸び変形を制限し、第１加圧部１３３と接触する被圧延材１１０の圧延方向の圧縮応力を発生させるように、第１加圧部１３３に比べて小さい直径Ｒ２を有する。
【００２１】
ここで、第２加圧部１３５の長さＬ２は、第１加圧部１３３の半分の長さＬ１と同一であることが好ましい（Ｌ２＝Ｌ１）。
また、第１加圧部１３３と第２加圧部１３５との段差、即ち、第１加圧部１３３の直径Ｒ１と第２加圧部１３５の直径Ｒ２との差（ｄｓ１＝Ｒ１−Ｒ２）は、第１加圧部１３３の直径Ｒ１の０．４倍より小さく形成（ｄｓ１＜０．４Ｒ１）される。
【００２２】
また、第３加圧部１３７は、第２加圧部１３５よりは小さい厚さ変形量（圧下量）を与え、第２加圧部１３５と接触した被圧延材１１０の長さ方向（圧延方向）の伸び変形を制限し、第２加圧部１３５と接触する被圧延材１１０の圧延方向の圧縮応力を発生させるように、第２加圧部１３５に比べて小さい直径Ｒ３を有する。
また、第２加圧部１３５と第３加圧部１３７との段差、即ち、第２加圧部１３５の直径Ｒ２と第３加圧部１３７の直径Ｒ３との差（ｄｓ２＝Ｒ２−Ｒ３）は、第２加圧部１３５の直径Ｒ２の０．４倍より小さく形成（ｄｓ２＜０．４Ｒ２）される。
【００２３】
また、両段差の和、即ち、第１加圧部１３３と第２加圧部１３５との段差、及び第２加圧部１３５と第３加圧部１３７との段差の和（ｄｓ１＋ｄｓ２）は、厚鋼板材に圧延ロール１３２を噛み込ませることができる最大厚さ減少量（ΔＨｍａｘ）より大きくなる（ｄｓ１＋ｄｓ２＞ΔＨｍａｘ（≡μ２Ｒ））。
また、第１傾斜曲線面１３４の長さ（Ｌｓ１）及び第２傾斜曲線面１３６の長さ（Ｌｓ２）は、それぞれ第１加圧部１３３の半分の長さＬ１の０．４倍より小さく形成（Ｌｓ１＜０．４Ｌ１、Ｌｓ２＜０．４Ｌ１）される。
【００２４】
また、圧延ロール１３２は、各加圧部１３３、１３５、１３７の直径差による被圧延材１１０の幅方向の広がりを大きなせん断変形に拘束するために、第１傾斜曲線面１３４及び第２傾斜曲線面１３６は、急激に直径が減少する楕円形であってもよい。
例えば、第１傾斜曲線面１３４は、第１加圧部１３３と連結される端部、及び第２加圧部１３５と連結される端部が、ラウンドを成すように形成される。また、第１傾斜曲線面１３４は、一端が第１加圧部１３３と連結される第１曲線面、及び一端は第１曲線面の他端に連結され、他端が第２加圧部１３５の一端に連結される第２曲線面が、それぞれの楕円曲線の１／４領域を有するように連結される。
【００２５】
好ましくは、第１曲線面Ｃ１と第２曲線面Ｃ２は、下記数学式１により決定される。
［数１］
Ｃ１：（ｘ−Ｌ１）２／Ｌｓ１２＋（ｙ−ｒ１＋ｄｓ１／２）２／ｄｓ１２＝０．２５
Ｃ２：（ｘ−Ｌ１−Ｌｓ１）２／Ｌｓ１２＋（ｙ−Ｒ１＋ｄｓ１／２）２／ｄｓ１２＝０．２５
ここで、Ｌ１は第１加圧部１３３の半分の長さ、Ｌｓ１は第１傾斜曲線面１３４の長さ、Ｌｓ２は第２傾斜曲線面１３６の長さ、Ｒ１は第１加圧部１３３の直径、ｄｓ１は第１加圧部１３３と第２加圧部１３５との段差である。
また、第２傾斜曲線面１３６は、第２加圧部１３５と連結される端部、及び第３加圧部１３７と連結される端部が、ラウンドを成すように形成されることができる。また、第２傾斜曲線面１３６は、一端が第２加圧部１３５と連結される第３曲線面、及び一端は第３曲線面の他端に連結され、他端が第３加圧部１３７の一端に連結される第４曲線面が、それぞれの楕円曲線の１／４領域を有するように連結される。
【００２６】
好ましくは、第３曲線面Ｃ３との第４曲線面Ｃ４は、下記数学式２により決定される。
［数２］
Ｃ３：（ｘ−Ｌ１−Ｌｓ１−Ｌ２）２／Ｌｓ２２＋（ｙ−Ｒ２＋ｄｓ２／２）２／ｄｓ２２＝０．２５
Ｃ４：（ｘ−Ｌ１−Ｌｓ１−Ｌ２−Ｌｓ２）２／Ｌｓ２２＋（ｙ−Ｒ２＋ｄｓ２／２）２／ｄｓ２２＝０．２５
ここで、Ｌ１は第１加圧部１３３の半分の長さ、Ｌｓ１は第１傾斜曲線面１３４の長さ、Ｌｓ２は第２傾斜曲線面１３６の長さ、Ｌ２は第２加圧部１３５の長さ、Ｒ２は第２加圧部１３５の直径、ｄｓ２は第２加圧部１３５と第３加圧部１３７との段差である。
【００２７】
一方、前述の第１圧延ロール１３２を有する第１圧延機１３０により圧延された後、第２圧延機１４０において、幅方向両側で側面圧延ロール１４２（第２圧延ロール）により幅エッジ部が圧延された被圧延材１１０は、第３圧延機１５０に供給されて二重圧延ロール１５２（第３圧延ロール）により圧延され、全体的に均一の厚さを有するように圧延される。
このために提供される第３圧延機１５０は、被圧延材１１０の幅中央部の外部を圧延する二重圧延ロール１５２（第３圧延ロール）を含む。
【００２８】
ここで、二重圧延ロール１５２は、平ロールからなることができる。平ロールは、被圧延材１１０と接触する時、圧延ロール１３２により圧延されない幅中央部の外部から接触しながら圧延する。
好ましくは、二重圧延ロール１５２は、バレルの中央から両端に行くほど、直径が減少する形状ロールとして提供されることができる。この時、形状ロールは、バレルの中央から両端に行くほど減少する直径が１ｍｍ以下であってもよい。
このように、二重圧延ロール１５２は、バレルの中央部が両端に比べ、さらに大きい直径に形成されることにより、被圧延材１１０を圧延する過程で、１次的に圧延された中央部と連結される部分が段差を形成するのを防止しながら連続して圧延する。
【００２９】
図７は従来技術と本実施例による圧延システムにより圧延された被圧延材の長さ方向の伸び量を示す図面である。
図７の（ａ）から（ｃ）は１１５０℃の温度を有する被圧延材１１０の厚さが３００ｍｍ、幅は１５００ｍｍ、長さは１５００ｍｍであり、圧延速度が２．１ｍ／ｓｅｃであり、圧下率が２０％であり、且つ作業ロールの最大直径が１２００ｍｍという条件において、従来の圧延システム及び本発明の圧延システム１００により圧延したものである。
【００３０】
先ず、図７の（ａ）は従来の圧延システムにより圧延したもので、具体的には、一般的な薄鋼板、中鋼板などを圧延したもので、幅方向に圧延する垂直圧延機により４０ｍｍ幅を減少させた後、水平圧延機を用いて６０ｍｍ厚さを減少させた上で、長さ方向の伸び量を示したものである。
従来の圧延システムにより圧延された被圧延材１１０は、中央部の長さ方向の伸び量ΔＣがΔ３６７．６ｍｍであり、両端部の長さ方向の伸び量ΔＥがΔ４０８ｍｍであることが分かり、長さ方向の伸び量から中央部の伸び量を差し引いた差は４０．４ｍｍと測定される。
また、図７の（ｂ）は従来のチャンファー型作業ロールを有する圧延機、及び平ロール型作業ロールを有する圧延機を順次通過する他の圧延システムにより圧延したもので、本実施例のように厚鋼板を圧延したものである。
【００３１】
ここで、Ｂ１に使用されるチャンファー型作業ロールは、チャンファーの深さが４０ｍｍであり、このチャンファーと連結されるラウンドの曲率は２００ｍｍであることが好ましい。
このような従来の圧延システムにより圧延された被圧延材１１０は、中央部の長さ方向の伸び量ΔＣがΔ３６０ｍｍであり、両端部の長さ方向の伸び量ΔＥがΔ２４８．７ｍｍであることが分かり、長さ方向の伸び量から中央部の伸び量ΔＣを差し引いた差は（−）１１１．３ｍｍと測定される。
また、図７の（ｂ）を図７の（ａ）と比較すると、中央部の伸び量ΔＣには大差ないが、両端部の長さ方向の伸び量ΔＥの差が大きいことが分かり、これに基づいて判断すると、一般的な鋼板を圧延する時に比べ、両端部では長さ方向に十分に伸びていないことが分かる。
【００３２】
一方、図７の（ｃ）は本実施例の圧延システムにより圧延したもので、本実施例の圧延システム１００により圧延された被圧延材１１０は、中央部の長さ方向の伸び量ΔＣがΔ３６２．３ｍｍであり、両端部の長さ方向の伸び量ΔＥがΔ４１１．９ｍｍであることが分かり、長さ方向の伸び量から中央部の伸び量を差し引いた差は４９．６ｍｍと測定される。
また、図７の（ｃ）を図７の（ａ）と比較すると、中央部の伸び量ΔＣ及び両端部の長さ方向の伸び量ΔＥの差がほとんどないことが分かり、これに基づいて判断すると、本実施例では、厚鋼板材を圧延しても、薄鋼板、中鋼板などを圧延する時と同一の圧延特性が得られることが分かり、従って、制限された設備能力を有する厚鋼板圧延機を用いて極厚鋼板材を圧延しても、幅方向中央部及び両端部の厚さ中央部まで、表面変形量を浸透させることができ、全体的に均一な品質を維持することができる。
【００３３】
図８は従来技術と本実施例による圧延システムにより圧延された被圧延材の幅中央位置での厚さ方向の変形率を示したグラフである。
また、図８のグラフは、１１５０℃の温度を有する被圧延材１１０の厚さが３００ｍｍ、幅は１５００ｍｍ、長さは１５００ｍｍであり、圧延速度が２．１ｍ／ｓｅｃであり、圧下率が２０％であり、且つ作業ロールの最大直径が１２００ｍｍである条件において、従来の圧延システム及び本発明の圧延システム１００により圧延したものである。
【００３４】
Ａ１は、一般的な従来の圧延機を通過した被圧延材１１０の幅中央位置での厚さ方向の変形率を図示した線である。また、Ｂ１は、従来のチャンファー型作業ロールを有する圧延機を通過した被圧延材１１０の幅中央位置での厚さ方向の変形率を図示した線であり、Ｂ２は、従来のチャンファー型作業ロールを有する圧延機及び平ロール型作業ロールを有する圧延機を順次通過した被圧延材１１０の幅中央位置での厚さ方向の変形率を図示した線である。ここで、Ｂ１に使用されるチャンファー型作業ロールは、チャンファーの深さが４０ｍｍで、このチャンファーと連結されるラウンドの曲率が２００ｍｍである。
また、Ｃ１は、本実施例の多数の段差部を有する圧延ロール１３２を有する圧延機を通過した被圧延材１１０の幅中央位置での厚さ方向の変形率を図示した線であり、Ｃ２は、本実施例の多数の段差部を有する圧延ロール（第１圧延ロール）１３２を有する圧延機、二重圧延ロール（第３圧延ロール）１５２を有する圧延機を順次通過した被圧延材１１０の幅中央位置での厚さ方向の変形率を図示した線である。
ここで、図８のグラフは、幅方向の圧延ロール１３２を有する圧延機の使用によるロール形状の効果が変化することを考慮し、側面圧延ロール（第２圧延ロール）１４２は使用しないという仮定で測定されたものである。
【００３５】
図８のグラフを見ると、同一の圧下量の条件（厚さの減少量が同一）において、変形率が大きいほど、表面の変形が中央部へと、浸透しやすくなることが分かる。
また、Ａ１、Ｂ１、及びＢ２のグラフを見ると、通常の圧延機に比べ、従来の連続式圧延システム１００を通過した場合、表面の変形は、１．３７倍、厚さ中央部の場合、１．１３倍増加したことが分かる。
【００３６】
一方、Ａ１、Ｃ１、及びＣ２のグラフを見ると、通常の圧延機に比べ、本実施例の圧延システム１００を通過した場合、表面の変形は１．６８倍、厚さ中央部の場合、１．４９倍に大きく増加したことが分かる。
このようなグラフは、本実施例の圧延システム１００を適用することにより、スラブの厚さから最終製品の厚さまで、表面変形の厚さ中央への浸透性能に優れるようになることを確認することができる。
【００３７】
図９は従来技術と本実施例による圧延システムのトルク比を示したグラフである。
図９に示したとおり、本実施例の圧延システム１００は、被圧延材１１０の厚さ方向への１次圧延及び１次圧延後の２次圧延の際に発生するトルクの不均衡が減少する。このように、本実施例の圧延システム１００は、従来技術の圧延機の間で発生するトルクの不均衡を改善できる。
【００３８】
図１０は従来技術と本実施例による圧延システムにより圧延された被圧延材の幅中央位置での厚さ方向の結晶粒度を示したグラフである。
図１０から、一般的な圧延機を有する従来技術と、チャンファー型圧延ロール１３２を有する圧延機を含む他の従来技術、及び本実施例の圧延ロール１３２、１５２（第１圧延ロール及び第３圧延ロール）を有する圧延機の幅中央位置での厚さ方向の結晶粒度が分かる。
【００３９】
圧延前の被圧延材１１０の初期結晶粒を２５０ｍｍと仮定すると、Ｘ１線で示される従来の一般的な圧延システム１００により圧延された後の平均結晶粒度は、１４８ｍｍであり、Ｙ１線で示される従来のチャンファー型作業ロールを有する圧延機を含む圧延システム１００により圧延された後の平均結晶粒度は、８５．３ｍｍであり、Ｚ１線で示される本実施例における多段の段差部を有する圧延機を含む圧延システム１００により圧延された後の平均結晶粒度は、６７．５ｍｍと、大きく減少することが分かる。
また、被圧延材１１０の機械的物性の増加に主要な影響を及ぼす厚さ方向の結晶粒度の範囲は、一般的な従来の圧延システム１００の場合、８３〜２２８ｍｍであり、従来のチャンファー型作業ロールを有する圧延機を含む圧延システム１００の場合、６１〜１２９ｍｍであるが、本実施例の多段の段差部を有する圧延ロール（第１圧延ロール）１３２を含む圧延システム１００の場合、５６〜７３ｍｍであることが分かる。
被圧延材１１０は、厚さ方向の結晶粒度の差が小さいほど、厚さ方向の機械的物性の差が小さいことは広く知られており、これを考慮すると、本実施例の多段の段差部を有する圧延ロール（第１圧延ロール）１３２を含む圧延システム１００の場合、均一化が大きく改善されている。
【００４０】
図１１は従来技術と本実施例による圧延システムにより圧延された被圧延材の幅中央位置での厚さ方向の変形率を示したグラフである。
また、図１１を基にすると、１１５０℃の温度を有する被圧延材１１０の厚さが１００ｍｍ、幅は１５００ｍｍ、長さは１５００ｍｍであり、圧延速度が２．１ｍ／ｓｅｃであり、且つ作業ロールの最大直径が１２００ｍｍである条件において、Ｘ２線で示した従来の一般的な圧延システム１００の場合の圧下率が１３％である時、厚さ方向の平均変形率は０．１８である。また、Ｙ２線で示した従来のチャンファー型作業ロールを有する圧延機を含む圧延システム１００の場合の圧下率が２０％である時、厚さ方向の平均変形率は、０．２８である。
【００４１】
一方、Ｚ２線で示した本実施例の多段の段差部を有する圧延ロール（第１圧延ロール）１３２を含む圧延システム１００の場合、圧下率は１３％と、小さいにもかかわらず、平均変形率は、０．４５であることが分かる。
０．４５という平均変形率は、従来の圧延機において、圧延機の設備荷重及び設備トルクの制約により達成されることができない値であり、１３％の圧下率で圧延される従来の圧延システム１００のトルクに対して、本実施例の連続システムのトルク比は、０．９８（第１圧延機１３０）、１．０（第２圧延機１４０）と、従来の圧延モーターの仕様から外れないことが分かる。
【００４２】
本発明は、上述した実施形態及び添付された図面に限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な形での置換、変形及び変更が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
前述した通り、本発明は、厚鋼板圧延法の工程に有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１０：薄鋼板材
２０：極厚鋼板材
１００：圧延システム
１１０：被圧延材
１２０：移送ロール
１３０：第１圧延機
１３２：第１圧延ロール
１３３：第１加圧部
１３４：第１傾斜曲線面
１３５：第２加圧部
１３６：第２傾斜曲線面
１３７：第３加圧部
１４０：第２圧延機
１４２：第２圧延ロール、側面圧延ロール
１５０：第３圧延機
１５２：第３圧延ロール、二重圧延ロール
Ｂ１、Ｂ２：変形領域
Ｃ１：第１曲線面
Ｃ２：第２曲線面
Ｃ３：第３曲線面
Ｃ４：第４曲線面
ｄｓ１：第１加圧部と第２加圧部との段差、第１加圧部の直径と第２加圧部の直径との差
ｄｓ２：第２加圧部と第３加圧部との段差、第２加圧部の直径と第３加圧部の直径との差
Ｌ１：第１加圧部の半分の長さ
Ｌ２：第２加圧部の長さ
Ｌｓ１：第１傾斜曲線面の長さ
Ｌｓ２：第２傾斜曲線面の長さ
Ｒ：圧延ロール
Ｒ１：第１加圧部の直径
Ｒ２：第２加圧部の直径
Ｒ３：第３加圧部の直径
Ｗｍｉｎ：被圧延材の最小幅
ΔＣ：中央部の長さ方向の伸び量
ΔＥ：両端部の長さ方向の伸び量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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